Efeitos do phloretin sobre transportadores de glicose e via de sinalização a insulina

O transporte de glicose transmembrana ocorre por meio de duas classes de proteínas transportadoras denominadas de: transportadores de glicose (Glut), e cotransportadores de glicose-Na+ (SGLT). Os Gluts são uma família de 14 isoformas de proteínas transmembrana, expressas de forma tecido e célula-específicos. Estes são proteínas facilitadoras do transporte de glicose, ou seja, o transporte de glicose através da membrana é dirigido pelo gradiente de concentração glicose (LIU, 2013). A “Figura 2” apresenta a estrutura molecular básica dessas proteínas de 50-60 kDa, com 12 segmentos transmembrana que formam um canal hidrofílico para a difusão do monossacarídeo. Cada Glut, denominadas Gluts 1 a 14 em ordem cronológica de caracterização, apresenta propriedades cinéticas e reguladoras distintas que refletem seus papéis definidos no metabolismo celular. De acordo com Teixeira (2010), a distribuição de glicose pelos tecidos corporais depende da expressão e regulação de cada isoforma de Gluts nas membranas teciduais.

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Figura 2. Estrutura bidimensional das proteínas transportadoras de glicose por difusão facilitada (Gluts). Fonte: Machado, Schaan e Seraphim, 2006.

O Glut-1, por exemplo, apresenta uma vasta expressão tecidual. Já o Glut- 2 é expresso predominantemente nas células hepáticas, β-pancreáticas como também na face apical das células intestinais. O Glut-1 por exemplo, apresenta um baixo Kt, quando comparado ao Glut-2, o que o torna responsável por garantir o transporte basal de glicose aos tecidos quando a mesma se encontra em baixos níveis no sangue (MACHADO; SCHAAN;

SERAPHIM, 2006). Estudos conduzidos em animais revelam eu o PL inibe com Glut-1 e 2 presentes nas células intestinais, consequentemente a molécula contribui para redução da absorção de glicose exógena e assim auxilia no controle da glicemia plasmática (SAMPATH et al., 2017; PATEL; FONSECA, 2010; SANG et al., 2016).

De acordo com Gonzalez-Menendez et al. (2014) o PL (10 a 150uM) bloqueou o transporte de glicose pelo Glut-1 em células tumorais, como também inibiu a expressão deste transportador. A redução da velocidade de transporte de glicose contribui para reduzir o metabolismo como também a metástase destas células. Essa interferência com a atividade dos Gluts tem sido também descrita com outros flavonóides (GONZALES-MENENDEZ et al., 2014). Flavanonas e flavonas são análogos estruturais do PL conforme mostrado na “Figura 3”. Como o PL, estas moléculas inibem os Gluts como também transportador de glicose dependente de Na⁺, presente na face serosa das células epiteliais intestinais. O grau de inibição, varia com a extensão e posição da hidrola no núcleo do flavonóide. Flavonas por exemplo, apresentam

maior grau de inibição do que flavanonas. As formas tri e tetrahidroxiladas do núcleo do flavonóide demonstram maior potencial inibitório do que moléculas semelhantes penta e hexahidroxiladas (KIMMICH; RANDLES,1978).

Diferentemente dos outros Gluts, o Glut-4 tem sua atividade controlada pela insulina, e é expresso principalmente no tecido adiposo e muscular.

Modificações na expressão deste gene, correlacionam-se de maneira direta com aumento ou redução da sensibilidade insulínica (SABINO-SILVA et al., 2010). Normalmente, nas células em repouso, o Glut-4 localiza-se principalmente no compartimento intracelular, representando em adipócitos até 95% do conteúdo celular total. O estímulo insulínico, como também o exercício físico determina a mobilização de Glut-4, presentes em vesículas de membrana, para a superfície celular. Esse processo aumenta agudamente a velocidade de captação de glicose, contribuindo assim, para o controle da homeostase glicêmica em nível tecidual e plasmático. Esse mecanismo torna a absorção de glicose pelo músculo e tecido adiposo dependente da transmissão do sinal insulínico (REA; JAMES,1997).

Estudos em camundongos, knockout para Glut-4 no tecido adiposo, foi observado uma diminuição de 40% nos níveis de transporte basal de glicose e de 72% no transporte de glicose dependente de insulina. A principal rota de sinalização para a translocação do transportador Glut-4 para a membrana consiste basicamente na ligação da insulina ao seu receptor (IR), e ativação da cascata de sinalização intracelular deste hormônio. Esta por sua vez envolve a fosforilação do IRS-1 (proteína substrato do receptor de insulina) que vai servir de ancoragem para a subunidade regulatória p85, fosfatidilinositol-3 quinase (PI3-K). Uma vez ancorada, a PI3-K irá liberar a sua subunidade catalítica (p110) que catalisará a fosforilação do fostatidilinositol-4,5-bifosfato em fosfatidilinositol-1,4,5-trifosfato, a qual por sua vez ativa a proteína quinase B (Akt) que estimula a mobilização dos Gluts-4 para superfície da membrana (GRAHAM; KAHN, 2007). O bloqueio de fosforilação de IRS-1 pode reduzir a atividade da P13K e Akt. A inibição de P13K/Akt suprimi a translocação e atividade de Glut-4 e finalmente diminui a atividade de transporte de glicose estimulada por insulina, fator este que contribui para a hiperglicemia persistente (LIU; DENG; FAN, 2019).

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Um dos mecanismos de ação do PL em ratos diabéticos se dá pela interferência na via de sinalização da insulina, mais precisamente na regulação da expressão de Akt, P13-K, IRS-1 e Glut-4 no músculo esquelético. O Glut-4 como já descrito anteriormente é um transportador de glicose regulado por insulina e qualquer alteração na via de sinalização da insulina compromete a expressão e ou atividade do Glut-4, podendo ocasionar RI. Devido ao seu papel crucial, o Glut-4 tem sido alvo terapêutico do diabetes. Shen et al. (2017), descreveram que o tratamento oral com PL em ratos diabéticos induzidos por estreptozotocina (STZ), por 4 semanas (100mg/Kg) reduziu a glicemia pós-prandial, a lesão das ilhotas pancreáticas como também melhorou o teste de tolerância a glicose. Análises de Western blot revelaram que o PL induziu a expressão dos genes Akt, PI3K, IRS-1, e Glut4 no músculo esquelético de ratos diabéticos tipo 2 (T2D) e em miócitos (SHEN et al., 2017). O PL também aumenta a fosforilação do receptor de insulina e do substrato do receptor de insulina, como também, ativa a via PI3-K/Akt e então aumenta a expressão e translocação de Glut 4 nos músculos e tecido adiposo. Estas ações culminam na melhora da sensibilidade a insulina, maior absorção de glicose pelos tecidos periféricos, estimulo da captação do monossacarídeo, ativação da glicogênese hepática e redução da glicogenólise. Ou seja, o PL revoga as desordens metabólicas induzidas pela deficiência de insulina (SHEN et al., 2017;

NITHIYA; UDAYAKUMAR, 2016; BEHZAD et al., 2017).

Outro estudo conduzido em animais diabéticos, o tratamento com a associação PL mais metformina melhorou a glicemia de jejum, a tolerância à glicose e a sensibilidade à insulina (SHEN et al., 2020). A metformina é uma droga padrão, de primeira escolha muito utilizada em monoterapia de pacientes recém-diagnosticados. O mecanismo de ação da metformina não envolve estímulo da secreção de insulina pelas células beta do pâncreas, mas a inibição da produção de glicose hepática e aumento na sensibilidade à insulina pelos tecidos periféricos como músculos e tecidos adiposos (WRÓBEL et al., 2017). Neste sentido, a associação estimulou a absorção de glicose pelos tecidos dependentes de insulina e o PL aumentou a translocação e expressão de Glut-4 na membrana plasmática. De acordo com os autores, a associação PL e metformina melhora prognóstico do tratamento do T2D em relação a

monoterapia, pois a mesma amplifica os efeitos gluco-reguladores fisiológicos (SHEN et al., 2020).

Outra classe de transportadores de glicose compreende o cotransportador glicose/Na+, que catalisa um transporte ativo de glicose principalmente através das células do epitélio intestinal como também das células glomerulares. Há basicamente duas isoformas deste transportador:

SGLT-1 expresso nas células intestinais, onde é responsável pelo transporte ativo de unidades monossacarídicas provenientes da digestão de carboidratos da dieta; e a isoforma SGLT-2 expressa basicamente nas células do epitélio renal, onde controla a reabsorção de glicose durante o processo de filtração glomerular. É bom deixar claro que, diferentemente dos Gluts, este tipo de transporte concentra glicose em um dos lados da membrana a partir da energia do gradiente eletroquímico de Na⁺. Neste sentido, os inibidores do cotransportador sódio-glicose (SGLT) apresentam-se como uma alternativa terapêutica baseada num mecanismo de ação que pode ultrapassar algumas limitações da terapêutica dependente da ação da insulina, e contribuir para um melhor controle glicêmico do diabetes.

Normalmente em pacientes diabéticos, a capacidade de reabsorção de glicose é aumentada através da superexpressão do transportador SGLT-2 renal, mecanismo este que contribui significativamente para manutenção da hiperglicemia persistente. O PL tem apresentado efeito inibidor direto sobre a isoforma de SGLT-2. Inibidores de SGLT-2 nos rins, reduzem a reabsorção de glicose renal e aumenta a eliminação de glicose na urina (ZHAO; KEATING, 2007). De fato, e o PL é um inibidor específico e competitivo de cotransportadores de sódio/glicose (isoformas SGLT1 e SGLT2). A administração de PL, via subcutânea, demonstrou melhor controle da glicemia em modelos de roedores com diabetes tipo 1 e tipo 2. Avaliou-se que o PL inibiu a reabsorção da glicose renal e promoveu maior excreção de glicose na urina destes animais (SKOPEC; GREEN; KARASOV, 2010; NAJAFIAN et al., 2011; ZHAO et al., 2020).

Além do efeito direto do PL sobre o cotransportador de Na/glicose, acredita-se que o flavonóide também exerça efeitos secundários mediados por uma inibição metabólica induzida pelo PL que diminui o ATP celular com consequente limitação do sistema de extrusão de Na⁺, e subsequente

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inibição do transportador dependente de Na⁺. No geral este estudo apresentou resultados semelhantes para os flavonóides que apresentam similaridade estrutural com o PL (KIMMICH; RANDLES,1978).